閃電網路是什麼？閃電網路解決了比特幣的若干問題，尤其是比特幣底層無法有效地處理大量交易。閃電網路交易是即時且去信任的，但是缺少底層的結算保證。閃電網路將交易轉到鏈下，從而速度更快，費用更低，但由於其網路結構的問題，流動性管理也更加困難。
閃電網路支援雙方將鏈上資金鎖定在支付通道中，此時雙方可以自由交易，而無需向底層鏈提交支付。每一方可以傳送的最大交易淨值為該方在通道中鎖定的初始金額。
使用者可以透過由多個通道組成的路徑進行支付，這樣使用者可以向沒有對其直接開放支付通道的接收方進行支付。支付方指定支付路徑，向中間渠道的運營商支付少量費用。交易使用洋蔥路由，以防止中間節點獲取支付雙方的身份。
進行間接支付需要支付方和接收方之間有一條間接路徑，通常需要雙方相對良好的網路連線。用於選擇支付路徑的演算法未由閃電網路協議指定，協議作者認為該演算法是實施上的細節問題。
透過將交易轉移至鏈下，閃電網路實現了在不損害底層區塊鏈可驗證性的情況下將比特幣網路進行擴容。與任何新技術一樣，閃電網路也有很多問題，其中大多數問題，如當前 0.16 BTC的通道容量限制，最終將被解決。
然而，有些問題是閃電網路架構所固有的。其中一些問題源於閃電網路專用的兩方支付渠道。雖然底層的未花費交易輸出(UTXO)可以用作任意交易的輸入，但使用者在一個通道中的餘額不能直接傳送到另一個通道的接收方。
因此，確保閃電網路上的充足流動性是比特幣底層沒有遇到過的挑戰。使用者必須小心不要耗盡支付通道內鎖定的資金，並且必須確保其節點透過容量足夠大的通道連線到整個網路。
通道再平衡
為了確保可以進行鏈外支付，使用者可以採用一套通道再平衡技術。使用者可以使用若干種方式，透過閃電網路通道重新分配資金，並從其鏈上餘額中引入新資金。
為了增加閃電網路上的資金量，資金必須從比特幣底層轉入。這可以透過開啟新通道或透過一種稱為拼接(Splicing)的技術來實現，該技術允許使用者關閉並重新開啟通道，增加通道中的餘額。這兩種方法都要求執行鏈上交易。
原子級交換是一種要麼完全執行要麼完全中止的加密貨幣交易。大多數比特幣的最常見的原子交換技術實現是使用雜湊時間鎖定合約(HTLC)。該合約鎖定資金，直到一方出示金鑰或鎖定期滿才會解鎖。使用者可以透過執行深陷式交換(Submarine Swaps)來增加通道餘額，這是一種在底層持有的比特幣和儲存在閃電網路通道上的比特幣之間的原子交換。採用此技術，鎖定在閃電網路中的資金總量保持不變，但使用者的總餘額會增加。
閃電網路使用者還可以透過迴圈支付實現通道再平衡，即使用者從一個通道傳送資金，然後透過迴圈路徑，在另一個通道接收。這樣，使用者會增加接收通道的餘額，並減少傳送通道的餘額——以較低的費用保持淨餘額總量不變。
使用者還可以透過鼓勵其他網路參與者使用不平衡的通道進行交易，被動地實現通道再平衡。為此，可以透過提供低費用甚至負費用(即支付激勵)，使支付經由不平衡的渠道朝著有利方向發展。此技術對“即時性”的敏感度較低，並且在節點連線狀況良好時更有效。
保持閃電網路的流動性
拼接支付通道、執行深陷式交換和開啟新通道都需要進行鏈上支付，迴圈支付也不夠便利。因此，通道再平衡可能會相當昂貴且耗時。為了克服這一點，人們提出了幾種技術以降低通道再平衡的頻率，並在通道容量低的情況下提高網路的流動性。
ACINQ團隊提出了蹦床路由，在維持當前路由模式的同時減少使用者所需的記憶體和計算量。在蹦床路由中，使用者將交易和預期接收方傳送到連線良好的蹦床節點，並要求蹦床節點代表他們計算支付路徑。由於這些節點連線狀況良好，因此使用者需要維護的通道較少，從而提高流動性。此模式鼓勵一定程度的中心化，使用者可能需要支付比其他模式更高的路由費用，以換取計算量的減少。
如果透過單個蹦床節點路由支付，則蹦床路由會損害使用者隱私，因為此節點知道最終接收方的資訊。為了解決這個問題，該協議允許使用者指定多個蹦床節點，這樣，中間節點負責按照傳送方的要求查詢通往下一個接收方的路徑。蹦床節點不確定下一個接收方是最終接收方還是另一箇中間節點。
另一個方案是原子多路徑支付(AMP)，支援使用者將支付進行原子拆分，並使其透過多個路徑，這樣使用者能夠透過非流動性通道傳送更大的交易。除了解決流動性問題外，這種技術還有額外的好處——使中間節點更難確定他們路由的支付金額，從而有利於使用者隱私。原子多路徑支付的實現需要更新閃電網路規範，但只有支付的傳送方和接收方才需要啟用此更新。
為了減少通道再平衡的頻率，人們提出了另外幾種交易路由技術。一篇學術論文建議使用一種稱為 Spider(蜘蛛)的技術，該技術受到資料包交換協議的啟發，並且像 AMP 一樣支援多路徑支付。但是，Spider 不支援交易原子化，因此交易的某些部分可能成功處理，而另一些部分可能會處理失敗。該協議還引入了交易批處理，提高了吞吐量，但代價是增加了延遲。
"及時(JIT)"路由協議提出，中間節點在為另一個節點做路由支付時，自行執行迴圈支付，以重新平衡其通道。這樣中間節點就可以根據動態需求調整其流動性，而不是預測需要提前使用哪些渠道。JIT路由不需要更新閃電網路規範，但需要網路中的大多數節點採用該路由，從而比目前的其他協議具備顯著優勢。
缺點
閃電網路協議中存在一些漏洞可能會降低流動性，或與改善流動性的願景相悖。
閃電網路對支付通道的依賴使其可能遭受擁塞攻擊，攻擊者會長時間鎖定其他節點的通道容量。最近提出了一種攻擊的變體，可以透過使用迴圈支付來減少發起攻擊所需的資金量。在目前的網路條件下，此攻擊的開發人員估計，攻擊者可以將650 BTC的流動性鎖定三天，費用僅為 0.25 BTC。
為了降低攻擊的有效性，研究人員建議減少支付時可以使用的最大躍點數量，並採用另外的雜湊時間鎖定合約解析機制來代替閃電網路目前使用的機制。
研究人員還討論實施一種避免迴圈的策略，其中當一個節點在支付路徑上多次出現時，路由節點將拒絕為該支付提供路由服務。這種措施將阻止誠實的使用者執行迴圈支付，限制他們使用該技術實現再平衡，並限制了及時路由的實施。
只包含少量中間節點的閃電支付可能容易受到這些節點的流量分析攻擊。在此類攻擊中，中間節點從交易參與者的支付模式中學習可能的解匿名資訊。使用者可以透過有意選擇更長的支付路徑來克服這一弱點，但這會導致費用和複雜性的略微增加。
流量分析攻擊在大部分流量透過少量節點的情況下尤其有效。因此，蹦床路由等技術以增加中心化為代價提高流動性，將加重此類攻擊的嚴重性。
定向擁塞攻擊可能由希望透過流量分析攻擊獲取閃電網路使用者身份的對手發動。攻擊者可以透過擁塞攻擊降低替代路徑的通道容量，迫使使用者把流量交給攻擊者的節點，最終使他們能夠更有效地對交易進行監視。
